基于时频联合处理的扩频分集接收方法

发布时间：2020-10-23 20:40

　　 随着通信技术的发展,无线电波的传播途径日趋复杂,多数场景下信道呈现出双弥散特性。信道的快速时变特性,使得在单一时域或者频域研究信道特性,以及提出抑制信道衰落方法更为局限。时频分析方法善于处理时变信号,对研究时变信道也具有先天的优势,陆续也有学者提出时频联合处理的均衡算法,以抑制信道衰落的影响。本文基于常用的时频分析方法,对快衰落信道随时间变化的动态特性进行研究,给出信道的动态频谱和动态功率谱。相比于时域的冲击响应以及频域的频谱和功率谱密度,该方法更清晰地反映出在每一时刻,信道对应的频域分量和幅值。多普勒扩展引起的信道快衰落,使得分集合并方法的性能有所下降。本文给出了联合多径-多普勒分集的概念,多径时延和多普勒扩展均可对信号的分集接收产生增益。信道的分解基于短时傅立叶变换的时频分析方法来完成,处理后的信号由接收信号的时移和频移信号线性组合而成。然而,该方法的实现依赖于扩频系统中扩频码的自相关性,而且在多普勒频移较小的情况下性能改善较少,频域的多普勒分集数目也受扩频增益的限制。针对这一问题,本文对时频联合处理的分集合并技术进行研究。基于分集合并性能最好的最大比合并方法,本文选用短时傅立叶变换的时频分析方法,在时频联合域分析接收到的信号和信道估计序列,根据频域卷积定理,将对应的时频分布矩阵按列线性卷积,并删除部分高频多普勒分量。从理论公式推导、时频图分析对比、系统误码率分析等角度,本文验证该方法在抑制多普勒频移方面的优越性。在此基础上,为优化算法的性能,本文基于归一化等效噪声带宽和聚集度的衡量标准,给出相对性能优异的窗函数类型和窗长度。同时,考虑到时频分析算法的计算量较大,在保持算法性能的同时,本文通过减少窗函数的重叠率,以降低计算量。在推导出加窗的信号失真损失与窗函数重叠率之间的关系后,以误码率为标准,将最小重叠率限制在75%左右。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN911.2
【部分图文】：

c) PWVD d) SPWVD图 2-1 BPSK 信号的时频图2.3 小尺度衰落信道建模及特性研究无线信道是实时变化的，对其特性的精准分析也变得相当困难。随着无

图 2-2 大尺度衰落与小尺度衰落的关系种大尺度衰落信道模型有三类，分别是自由空和 IEEE 802.16d 模型。在忽略地表障碍物的条件估计收发两端接收信号的强度[50]。 模 障 碍 物 类 型 ， 可 以 预 测 市 区 的 路 径 损 耗 ， 适

图 2-3 Clarke 模型的实现框图在每个分支中，首先在频域生成复高斯白噪声，然后经过多普勒滤波其进行滤波，使得频率分量经历多普勒频移。最后，复高斯白噪声经过 IF块转换为时域信号。将输出的实部和虚部相加。即可构造出服从瑞利分信道。
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本文编号：2853518